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WO2016030515A1 - Systeme de demontage de l'etancheite d'une rotule - Google Patents

Systeme de demontage de l'etancheite d'une rotule Download PDF

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WO2016030515A1
WO2016030515A1 PCT/EP2015/069766 EP2015069766W WO2016030515A1 WO 2016030515 A1 WO2016030515 A1 WO 2016030515A1 EP 2015069766 W EP2015069766 W EP 2015069766W WO 2016030515 A1 WO2016030515 A1 WO 2016030515A1
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seal
contact
ball joint
stirring device
ball
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PCT/EP2015/069766
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Stéphane Bulat
Arnaud Alex
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Milton Roy Europe SA
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    • B01F2035/352—Bearings

Definitions

  • the present invention relates to a stirring device comprising a propeller shaft driven by a drive means, the propeller shaft being guided relative to a body by means of a bearing, the device agitating further comprising a seal integral with the body and in contact with the patella so as to seal with the fluid to be agitated.
  • agitators commonly called side entrances
  • This system is based on a pivot for the mechanical guidance and a partially spherical shaped part serving as a support for a semi-static seal.
  • a seal between the static part of the machine and the sphere is generally used.
  • This seal is a wear part that must be changed in a period of 1 to 5 years, preferably every 2 years.
  • the orientation system is essential to allow the agitation of large tanks and interest the entire volume with a minimum power consumption.
  • the volume of the tank can reach 200 000 m 3 , emptying the tank during a maintenance or maintenance operation is, especially in case of leakage, very complex because this operation lasts several hours and can reach several days to very large tanks.
  • Mixed substances are generally dangerous and polluting which makes their possible transfer to a backup tank unthinkable as technically because an additional tank of the same capacity is not necessarily available, that ecological given the risk of leakage of the product during the transfer.
  • the ball may be adapted to adopt two positions, a first operating position where the seal is in contact with the ball joint and a second maintenance position where the contact zone is in contact with the ball joint.
  • the seal support may comprise a proximal end in the vicinity of the fluid to be sealed ending in a shoulder and a contact zone.
  • the seal body may include an orifice for checking the static seal.
  • Fig. 1 is a general view in longitudinal section of a device according to the invention
  • Fig. 2 is a longitudinal sectional view, on a larger scale, of a sealing device according to the invention, in the operating position, and
  • Fig. 3 is a longitudinal sectional view, on a larger scale, of a sealing device according to the invention, in the maintenance position.
  • FIG. 1 a general view of the various elements of the device according to the invention.
  • Device D comprises a propeller shaft 1 mounted on a bearing 2 by means of bearings.
  • the propeller shaft 1 has a first end 1a located in contact with a fluid to be stirred contained in a tank R and on which is mounted a propeller 3.
  • the propeller shaft 1 also has a second end 1b on which is mounted a pulley 4 for driving the propeller shaft 1 via a motor 5 and a belt 6.
  • a ball 7 in sliding connection on the shaft 1.
  • the transmission of torque between the shaft 1 and the ball 7 is provided by splines or a key-type device.
  • a sealing device of the lip seal type is mounted in a support 9 secured to the reservoir R and in contact with the ball 7 so as to seal the reservoir R.
  • the support 9 comprises a cylindrical housing 9a in which is mounted the lip seal 8.
  • the cylindrical housing 9a has a distal end opposite the fluid to be sealed having an opening 9b for the insertion and extraction of the gasket 8.
  • the cylindrical housing also presents a proximal end in the vicinity of the fluid to be sealed having a shoulder 9c on which the gasket 8 abuts.
  • the shoulder 9c terminates in a contact zone 10 of substantially frustoconical shape.
  • the support 9 is held in place by holding screws. Extraction screws allow the translation of the support 9 and its extraction.
  • the static sealing system according to the invention consists in moving the seal relative to its operating position. This displacement is obtained either by axially moving the joint support with it relative to the sphere, or by moving the sphere relative to the joint.
  • Intervention time less than 5 minutes, usually about 3 minutes.
  • Intervention time less than 15 minutes, and usually about 7 minutes.
  • the total time of this operation is on average 35 minutes and does not exceed 50 minutes.
  • the maintenance time is very reduced.
  • the emptying of the tank is not necessary whereas it may require several days in the case of large tanks.
  • the device according to the invention required the development of new solutions but allows many advantages.
  • the device according to the invention is easy to set up and that the size is maintained compared to existing devices.
  • the objective of allowing a replacement of the full tank seal is achieved and in addition an ability to verify the safety of the system before disassembly has been achieved.
  • this technical solution is not too limiting in terms of choice of materials which allows a better product / process compatibility.
  • the piece 7 may also have another shape, in particular ovoid.

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Abstract

Dispositif (D) d'agitation comprenant un arbre d'hélice (1) entraîné par un moyen d'entraînement, l'arbre d'hélice (1) étant guidé par rapport à un corps par l'intermédiaire d'un palier, le dispositif d'agitation comprenant en outre un joint (8) solidaire du corps et en contact avec la rotule (7) de manière à assurer l'étanchéité avec le fluide à agiter, caractérisé en ce que le joint (8) est monté sur un support de joint (9), le support de joint (9) comprenant une zone de contact (10) et étant apte à adopter deux positions, une première position de fonctionnement où le joint (8) est en contact avec la rotule (7) et une deuxième position de maintenance où la zone de contact (10) est en contact avec la rotule (7).

Description

SYSTEME DE DEMONTAGE DE L'ETANCHEITE D'UNE ROTULE
La présente invention est relative à un dispositif d'agitation comprenant un arbre d'hélice entraîné par un moyen d'entraînement, l'arbre d'hélice étant guidé par rapport à un corps par l'intermédiaire d'un palier, le dispositif d'agitation comprenant en outre un joint solidaire du corps et en contact avec la rotule de manière à assurer l'étanchéité avec le fluide à agiter.
Le stockage de produits pétroliers, qu'ils soient bruts ou raffinés, pour des cuves de grande contenance nécessite dans la plupart des cas des agitateurs, communément appelés entrées latérales, possédant un système d'orientation. Ce système est basé sur un pivot pour le guidage mécanique et une pièce de forme partiellement sphérique servant de support à une étanchéité semi-statique. Pour réaliser cette étanchéité, un joint entre la partie statique de la machine et la sphère est généralement utilisé. Ce joint est une pièce d'usure qui doit être changée dans une période de 1 à 5 ans, préférentiellement tous les 2 ans.
Le système d'orientation est indispensable pour permettre l'agitation de cuves de grandes tailles et intéresser tout le volume avec une puissance consommée minimum. Le volume de la cuve pouvant atteindre 200 000 m3, la vidange de la cuve lors d'une opération d'entretien ou de maintenance est, surtout en cas de fuite, très complexe car cette opération dure plusieurs heures et peux atteindre plusieurs jours pour les cuves de très grande taille. Les substances mélangées sont en général dangereuses et polluantes ce qui rend leur transfert éventuel vers une cuve de secours inenvisageable aussi bien sur le plan technique car une cuve supplémentaire de même contenance n'est pas nécessairement disponible, qu'écologique compte tenu du risque de fuite du produit lors du transfert.
Le remplacement de ce joint est donc délicat et problématique lorsque la cuve est pleine ou que le niveau de liquide est supérieur à l'implantation de l'agitateur. La maintenance et le remplacement du joint d'étanchéité est une opération coûteuse en temps et en énergie et complexe à mettre en œuvre si l'utilisateur doit arrêter sa production et vidanger la cuve.
Selon l'état de la technique, le système de joint utilisé majoritairement est la tresse. Le système accueillant le joint est un corps de joint, standard pour cette application. Le système accueillant le joint peut faire partie du corps de la machine ou être indépendant, et il n'est pas forcement mobile.
Le changement d'un joint, dispositif peu coûteux comparativement aux autres composants de l'appareil, nécessite la vidange de la cuve, le démontage de parties mécaniques délicates ajustées avec précision, et les calages requièrent une main d'œuvre qualifiée.
Ces équipements sont utilisés à proximité de la production de pétrole raffiné et de l'utilisation du pétrole pour la production de produits chimiques donc dans des zones dangereuses, où la main d'œuvre est généralement peu qualifiée.
Il y a donc un besoin pour une solution technique plus satisfaisante, qui permette le changement du joint sans vidage de la cuve, en limitant le temps d'intervention et les opérations complexes nécessitant un opérateur qualifié.
Selon l'invention un dispositif d'agitation comprenant un arbre d'hélice entraîné par un moyen d'entraînement, l'arbre d'hélice étant guidé par rapport à un corps par l'intermédiaire d'un palier, le dispositif d'agitation comprenant en outre un joint solidaire du corps et en contact avec la rotule de manière à assurer l'étanchéité avec le fluide à agiter, est caractérisé en ce que le joint est monté sur un support de joint comprenant une zone de contact, le dispositif comprenant des moyens d'actionnement aptes à provoquer la translation de la rotule et/ou du support de joint suivant l'axe de l'arbre d'hélice.
Avantageusement le support de joint est apte à adopter deux positions, une première position de fonctionnement où le joint est en contact avec la rotule et une deuxième position de maintenance où la zone de contact est en contact avec la rotule.
En variante, la rotule peut être apte à adopter deux positions, une première position de fonctionnement où le joint est en contact avec la rotule et une deuxième position de maintenance où la zone de contact est en contact avec la rotule.
Le support de joint peut comporter une extrémité proximale au voisinage du fluide à étancher se terminant par un épaulement et une zone de contact.
Le corps de joint peut comporter un orifice pour la vérification de l'étanchéité statique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré avec référence aux dessins annexés mais qui n'a aucun caractère limitatif. Sur ces dessins :
Fig. 1 est une vue générale en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention,
Fig. 2 est une vue longitudinale en coupe, à plus grande échelle, d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention, en position de fonctionnement, et
Fig. 3 est une vue longitudinale en coupe, à plus grande échelle, d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention, en position de maintenance.
Dans toute la description qui suit de différents modes de réalisation d'hélices selon l'invention, les termes relatifs tels que « supérieur », « inférieur », « avant », « arrière », « horizontal » et « vertical » sont à interpréter lorsque le dispositif selon l'invention est installé en situation de fonctionnement.
On peut voir sur Fig. 1 une vue générale des différents éléments du dispositif selon l'invention.
Le dispositif D comporte un arbre d'hélice 1 monté sur un palier 2 par l'intermédiaire de roulements. L'arbre d'hélice 1 comporte une première extrémité 1 a située en contact avec un fluide à agiter contenu dans un réservoir R et sur laquelle est montée une hélice 3. L'arbre d'hélice 1 comporte également une seconde extrémité 1 b sur laquelle est montée une poulie 4 permettant l'entraînement de l'arbre d'hélice 1 par l'intermédiaire d'un moteur 5 et d'une courroie 6.
Au voisinage de l'extrémité 1 a est montée une rotule 7 en liaison glissière sur l'arbre 1 . La transmission du couple entre l'arbre 1 et la rotule 7 est assurée par des cannelures ou un dispositif de type clavette.
Un dispositif d'étanchéité de type joint à lèvre est monté dans un support 9 solidaire du réservoir R et en contact avec la rotule 7 de manière à assurer l'étanchéité du réservoir R.
On peut voir Fig. 2 et 3 le montage d'un joint à lèvre 8 dans le support 9.
Le support 9 comporte un logement cylindrique 9a dans lequel est monté le joint à lèvre 8. Le logement cylindrique 9a présente une extrémité distale opposée au fluide à étancher comportant une ouverture 9b permettant l'insertion et l'extraction du joint 8. Le logement cylindrique présente également une extrémité proximale au voisinage du fluide à étancher comportant un épaulement 9c sur lequel le joint 8 est en butée.
L'épaulement 9c se termine par une zone de contact 10 de forme sensiblement tronconique.
Le support 9 est maintenu en place par des vis de maintien. Des vis d'extraction permettent la translation du support 9 et son extraction.
Le système d'étanchéité statique selon l'invention consiste à faire déplacer le joint par rapport à sa position en fonctionnement. Ce déplacement est obtenu soit en bougeant axialement le support de joint avec celui-ci par rapport à la sphère, ou en déplaçant la sphère par rapport au joint.
Selon le mode de réalisation décrit ici, le corps de joint 8 peut être déplacé par l'adjonction d'une pièce intermédiaire, le support 9, qui sert de logement de joint et qui est elle-même étanche par rapport au palier 2. Le montage glissant avec vis de maintien et d'extraction permet à la fois de maintenir le système en position de fonctionnement et de le mettre en position d'étanchéité statique. L'étanchéité est réalisée par un contact entre la surface sphérique de la rotule 7 et la zone de contact 10. La pression engendrée par les vis d'extraction et la pression dans la cuve permet de maintenir le système en place pour la maintenance.
Une fois en position d'étanchéité statique, il est nécessaire de s'assurer de la bonne étanchéité du système auxiliaire avant de démonter le joint 8 pour éviter tout risque de fuite ou projection dans l'environnement ou sur l'opérateur. Cette sécurité est obtenue par un orifice percé dans le corps de joint permet de contrôler la pression entre le joint 8 et le système d'étanchéité statique. Une vanne sur cet orifice permet de vérifier que l'étanchéité est correcte. Sinon il faut réappliquer un effort supplémentaire sur les vis d'extraction.
Une fois cette vérification faite, l'opérateur peut continuer son opération de maintenance.
Lors de la maintenance du joint, les opérations sont les suivantes :
- Arrêt ou non de la machine
- Mise en position d'étanchéité statique : opération qui peut être effectuée sans outillages spéciaux, et avec une durée d'intervention de moins de 15 minutes, et de façon générale d'environ 7 minutes.
- Vérification de l'étanchéité : ouverture d'une vanne. - Démontage du système de maintien du joint : opération réalisée sans outillage spécial et avec un temps d'intervention de moins de 5 minutes, et de façon générale d'environ 1 minute.
- Sortir l'ancien joint : Temps d'intervention de moins de 5 minutes, en général d'environ 3 minutes.
- Mise en place du joint neuf sans outillage spécial. Temps d'intervention de moins de 15 minutes, et en général d'environ 7 minutes.
- Remontage du maintien du joint, fermeture de la vanne, remise du système d'étanchéité statique en condition opératoire, contrôle de l'étanchéité du joint remplacé. Temps d'intervention de moins de 20 minutes, en général d'environ 15 minutes.
Le temps total de cette opération est en moyenne de 35 minutes et ne dépasse pas 50 minutes.
Par rapport aux joints existants et au système accueillant ces joints, le temps de maintenance est très réduit. Par ailleurs la vidange du réservoir n'est pas nécessaire alors qu'elle peut nécessiter plusieurs jours dans le cas de réservoirs de grande taille.
Le dispositif selon l'invention a nécessité le développement de nouvelles solutions mais permet de nombreux avantages.
En particulier, on peut noter que le dispositif selon l'invention est facile a mettre en place et que l'encombrement est maintenu par rapport aux dispositifs existants. L'objectif de permettre un remplacement du joint cuve pleine est atteint et en sus une capacité à vérifier la mise en sécurité du système avant démontage a été obtenue. Par ailleurs cette solution technique n'est pas trop limitative en termes de choix des matériaux ce qui permet une meilleure compatibilité produit/procédé.
On notera que ce dispositif n'est pas limité à l'utilisation d'une rotule. La pièce 7 peut également avoir une autre forme, notamment ovoïde.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (D) d'agitation comprenant un arbre d'hélice entraîné par un moyen d'entraînement, l'arbre d'hélice étant guidé par rapport à un corps par l'intermédiaire d'un palier, le dispositif d'agitation comprenant en outre un joint solidaire du corps et en contact avec la rotule de manière à assurer l'étanchéité avec le fluide à agiter, caractérisé en ce que le joint est monté sur un support de joint comprenant une zone de contact, le dispositif comprenant des moyens d'actionnement aptes à provoquer la translation de la rotule et/ou du support de joint suivant l'axe de l'arbre d'hélice.
2. Dispositif d'agitation (D) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le support de joint est apte à adopter deux positions, une première position de fonctionnement où le joint est en contact avec la rotule et une deuxième position de maintenance où la zone de contact est en contact avec la rotule.
3. Dispositif d'agitation (D) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la rotule est apte à adopter deux positions, une première position de fonctionnement où le joint est en contact avec la rotule et une deuxième position de maintenance où la zone de contact est en contact avec la rotule.
4. Dispositif d'agitation (D) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de joint comporte une extrémité proximale au voisinage du fluide à étancher se terminant par un épaulement 9c et une zone de contact 10.
5. Dispositif d'agitation (D) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de joint comporte un orifice pour la vérification de l'étanchéité statique.
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